SU1108109A1

SU1108109A1 - Method of melting vanadium-containing steels

Info

Publication number: SU1108109A1
Application number: SU833581953A
Authority: SU
Inventors: Сергей Михайлович Белокуров; Феликс Стефанович Раковский; Анатолий Иванович Квасов; Владимир Власович Головченко; Геннадий Николаевич Власов; Евгений Иванович Викторов
Original assignee: Производственное Объединение "Электростальтяжмаш"
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1983-04-22
Publication date: 1984-08-15

Abstract

1. СПОСОБ НЛПЛАВКИ ВАНДДИЙСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий плавление металлошихты, проведение окислительного периода с наведением и удалением окислительного шлака,iприсадку шлакообразующей смеси на основе .ванадийсодержащего конвертерного шлака и извести (известн ка), а также проведение восстановительного перио .да, отличающийс тем, что, с целью повышени эффективности производства при высоком качестве стали , снижени ее себестоимьсти и повышени степени извлечени ванади , после удалени окислительного шлака металл обрабатывают углеродсодержащим материалом, равномерно распределенным по поверхности ванны, в количестве 5-8 кг углерода на квадратный метр поверхности ванны, после чего присаживают шлакообразующую смесь из ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести (или известн ка в эквивалентном по окиси кальци количестве ) , разжижающей добавки и угле- родсодержащего материала, вз тых в (Л соотношении 10:1. A process NLPLAVKI VANDDIYSODERZHASCHIH STEELS comprising melting metallic charge holding period guided oxidative and oxidative removal of slag iprisadku slagging mixture based .vanadiysoderzhaschego converter slag and lime (limestone), and conducting reductive perio .da, characterized in that, in order to increase production efficiency with high quality of steel, reduce its cost and increase the degree of vanadium extraction, after removing oxidizing slag, the metal is treated tons of carbon-containing material evenly distributed over the bath surface in the amount of 5-8 kg of carbon per square meter of bath surface, after which a slag-forming mixture of vanadium-containing converter slag, lime (or limestone in an equivalent amount of calcium oxide), a thinning agent and coal - generic material taken in (L ratio 10:

Description

0000

о со Изобретение относитс к черной металлургии, а именно к способам вы плавки ванадийсодержащих сталей в электродуговых печах. Известен способ выплавки стали; согласно которому с целью сокращени энергозатрат и продолжительност плавки, из смеси ВКШ с известью в соотношении (2-5):1 навод т в печи окислительный шлак после проведени окислительной дефосфорации и удалени фосфорсодерикащего шлака. Шлак, образующийс из ВКШ и извести, раскисл ют молотыми восстановител ми д содержани закиси железа менее 2,0% и добавками извести довод т до .требуемой основности. Затем металл рас кисл етс ферромарганцем и ферросил цием и доводитс до требуемых темпе ратуры и химического анализа Ul. Однако образование низкоосновного восстановительного шлака из смеси ВКШ и извести и последующее его раскисление и повышение основности увеличивает продолжительность восст новительного периода и расход элект роэнергии по сравнению со способом, предусматривающим использование фер рованади . Повышенна окисленность металла при взаимодействии с окисла железа, содержащимис в ВКШ, и отсу ствие углеродного раскислени метал перед присадкой ферросилици ведет к повЕЛшенному содержанию неметаллических включений и снижению механических свойств стали. Кроме того, раскисление окисленных шлака и метал ла кремнием ферросилици j образование при этом большого количества кре незема и необходимость значительных присадок извести дл сохранени основности шлака увеличивает массу печного ишака и потери легирующих элементов с шлаком. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ выплавки ванадийсодержащей стали, включающий , плавление металлошихты, проведе ние окислительного периода с наведением и удалением окислительного шлака, присадку шлакообразующей смеси на основе ванадийсодержащего конвертерного шлака и извести (известн ка ) , а также проведение восстановительного периода 12. Однако локальна присадка легирую ще-восстановительной смесью углеродсодержащего материала (кокса) за счет бурного взаимодействи с металлом и сильного выделени газов часто приводит к большому выносу такого материала из печи, что сводит к минимуму преимущества этого способа и его технико-экономические показатели ухудшаютс . Кроме того, не достигаетс глубокого углеродного раскислени металла, в результате чего при плавлении ванадийсодержащего шлака, содержащего большое количество окислов железа, происходит значительное окисление металла с образованием при последующем раскислении ферросилицием неметаллических включений , отрицательно вли ющих на качество металла. Расход ферросилици при этом возрастает. По известному способу требуетс проведение периода чистого кипени , что приводит к увеличению продолжительности плавки и расхода электроэнергии. При Этом отсутствие в составе присаживае№лх материалов разжижающих добавок приводит к более длительному формированию шлака восстановительного периода , что удлин ет последний и также увеличивает расход электроэнергии. Целью изобретени вл етс повышение эффективности производства и качества стали, снижение ее себестоимости и повышение степени извлечени .ванади . Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу выплавки ванадийсодержащих сталей, включающему плавление металлошихты, проведение окислительного периода с наведением и удалением окислительного шлака, присадку шлакообразующей смеси на основе ванадийсодержащего конвертерного шлака и извести (известн ка), а также проведение восстановительного периода, после удалени окислительного шлака металл обрабатывают углерЬдсодержащим материалом, равномерно распределённым по поверхности ванны, в количестве 5-8 кг углерода на квадратный метр поверхности ванны, после чего присаживают шлакообразующую смесь из ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести (или известн ка в эквивалентном по окиси кальци количества), разжижающей добавки и углеродсодержащего материала , вз тых в соотношении 10: (4-7) : (1-2) : (1, 1-1,9) . Кроме того, в качестве углеродсодержащего материала используют кокс, а Вкачестве разжижающей добавки плавиковый шпат. Обработка поверхности металла углеродом после удалени окислительного шлака позвол ет раскислить металл и остатки окислительного шлака с образованием газообразных продуктов реакции, создать в печи сильно восстановительную атмосферу, за счет поверхностной активности углерода значительно повысить содержание углерода в металле на границе металлшлак . Все это, а также высока химическа активность углерода, вход щего в состав шлакообразующей смеси , в этих услови х обусловливают быстрое и полное восстановление окис лов ванадиевого шлака и формирование раскисленного печного шлака без образовани балластных окислов, загр зн ющих металл и увеличивающих количество шлака. Введение всоставе шлакообразующей смеси извести и разжижающей доб ки в указанных количествах обеспечивает образование в начале восстановительного периода высокоосновного , жидкоподвижного шлака с высокой активностью окислов железа, марганца ванади , что обеспечивает их полное и быстрое восстановление. Углерод,вход щий в состав шлакооб разующей смеси, в услови х высокой температуры и восстановительной атмосферы восстанавливает окислы железа , содержащиес в ВКЩ в твердой фазе , до образовани жидкого шлака, что также позвол ет сократить восстановительный период. Дл определени целесообразности и технологичности данного способа вы плавки ванадийсодержащей стали, а также дл установлени основных пар метров технологии проведены промышленные испытани . Пример 1.В основной дуго-вой электропечи садкой 6 т выплавл ли сталь марки 45 ФЛ на шихте стан дартного состава методом окислени примесей. После расплавлени шихты проводили окислительный период и де формацию металла. По достижении тре буемого содержани углерода и фосфо ра окислительный шлак удал ли и на поверхность металла равномерным сло ем вводили порошок кокса в количес ве 5-8 кг на 1 м поверхности ванны а затем в центральную часть ванны задавали шлакообразующую легирующую смесь из ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести, плавикового 4шпата и порошка кокса, вз тых в соотнсниении 10 ; (4-7) : (1-2) : (1-1,9) . Ванадиевйй шлак содержал п тиокиси ванади 16,3%, двуокиси кремни 16.8%, железа общего 34%. Расход ванадиевого шлака 11 кг на 1т жидкой стали. После 15 мин выдержки металл раскисл ли силикомарганцем и 45%-ным ферросилицием и после доводки по химическому составу и температуре металл выпускали в разливочный ковш. Пример 2. Дл сравнени в таких же услови х провели плавки по известному способу. Вангщиевый шлак, известь (в пересчете на известн к) и кокс в соотнс иении 1:4:0,3 вводили в печь на металл после удалени окислительного шлака перед началом чистого кипени . После прекращени кипени шлак раскисл ли порошком 45%-ного ферросилици , затем металл доводили по химическому составу и температуре, раскисл ли и выпускали в разливочный ковш. По предлагаемому способу проведено 5 плавок с различным соотношением составл ющих шлакообраэующей смеси .и 2 плавки по известному способу. На каждой плавке отбирали пробы шлака перед выпуском и металла из разливочного ковша дл определени химического состава-, а также технологическую пробу металла дл определени механических свойств. Устанавливали расход ферросилици . Усвоение металлом ванади рассчитывали, исход из содержани его в шлаке и меташле и массы шлака и метгшла. Полученные результаты приведены в табл 1, Кроме того, проведено 8 плавок по известному способу и 15 пл. вок по предлагаемому способу при оптимальном составе пшакообразующей ле гирующей смеси. Усредненные результа ты Этих плавок приведены в табл. 2.This invention relates to ferrous metallurgy, and specifically to methods for smelting vanadium-containing steels in electric arc furnaces. The known method of steelmaking; According to which, in order to reduce energy consumption and duration of smelting, from a mixture of VKSH with lime in the ratio (2-5): 1, oxidizing slag is introduced into the furnace after oxidative dephosphorization and removal of phosphorus-containing slag. The slag formed from VKSH and lime is ground by grinding with reducing agents, the content of ferrous oxide is less than 2.0% and the additives of lime are brought to the required basicity. Then the metal is acidified by ferromanganese and ferrosilicon and adjusted to the required temperature and chemical analysis Ul. However, the formation of a low-base reducing slag from a mixture of VKSH and lime and its subsequent deoxidation and an increase in the basicity increases the duration of the recovery period and the consumption of electric energy compared to the method involving the use of ferrovanadium. The increased oxidation of the metal when interacting with iron oxide contained in the VSSH, and the absence of carbon deoxidation of the metal before the additive of ferrosilicon leads to an increased content of non-metallic inclusions and a decrease in the mechanical properties of the steel. In addition, the deoxidation of oxidized slag and metal with silicon, ferrosilicon j, the formation of a large amount of kerosene and the need for significant lime additives to preserve the basicity of the slag, increases the mass of the furnace shaft and the loss of alloying elements with the slag. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a method of melting vanadium-containing steel, including melting the metal charge, conducting an oxidation period with guidance and removal of oxidizing slag, an additive of a slag-forming mixture based on vanadium-containing converter slag and lime (lime), as well as conducting a reduction period 12. However, the local additive is a doped-reducing mixture of carbon-containing material (coke) due to the rapid interaction metal and strong release of gases often results in a large removal of such material from the furnace, minimizing the advantages of this method and its technical and economic indicators deteriorate. In addition, the deep carbon deoxidation of the metal is not achieved, as a result of which, when melting vanadium-containing slag containing a large amount of iron oxides, the metal is significantly oxidized with the formation of nonmetallic inclusions during the subsequent deoxidation by ferrosilicon, which adversely affect the quality of the metal. The consumption of ferrosilicon increases. According to a known method, a period of pure boiling is required, which leads to an increase in the duration of melting and energy consumption. At the same time, the absence of the materials of thinning additives in the composition of the prisagation leads to a longer slag formation during the recovery period, which lengthens the latter and also increases the power consumption. The aim of the invention is to increase production efficiency and quality of steel, reduce its cost and increase the degree of extraction of vanadi. This goal is achieved by the fact that according to the method of smelting vanadium-containing steels, including melting of the metal charge, conducting an oxidation period with guidance and removal of oxidizing slag, adding a slag-forming mixture based on vanadium-containing converter slag and lime (limestone), and also carrying out a reduction period, after removing the oxide oxide. slag metal is treated with carbon-containing material, evenly distributed over the bath surface, in the amount of 5-8 kg of carbon per square After that, a slag-forming mixture of vanadium-containing converter slag, lime (or limestone in an equivalent amount of calcium oxide), a thinning agent and carbon-containing material, taken in a ratio of 10: (4-7): (1-2 ): (1, 1-1.9). In addition, coke is used as a carbon-containing material, and fluorspar as a thinning agent. Treating the metal surface with carbon after removing the oxidizing slag makes it possible to deoxidize the metal and residual oxidizing slag to form gaseous reaction products, to create a highly reducing atmosphere in the furnace, due to the surface activity of carbon to significantly increase the carbon content in the metal at the metal slag boundary. All of this, as well as the high chemical activity of carbon entering the composition of the slag-forming mixture, under these conditions leads to the rapid and complete reduction of vanadium slag oxides and the formation of deoxidized furnace slag without the formation of ballast oxides contaminating the metal and increasing the amount of slag. The introduction of a slag-forming mixture of lime and a thinning additive in the specified amounts ensures the formation of a highly basic, liquid-mobile slag with high activity of iron oxides, vanadium manganese at the beginning of the recovery period, which ensures their complete and rapid recovery. The carbon included in the slag-forming mixture, under conditions of high temperature and reducing atmosphere, reduces the iron oxides contained in the solid phase to liquid slag, which also reduces the reduction period. To determine the feasibility and processability of this method of melting vanadium-containing steel, as well as to establish the main parameters of the technology, industrial tests have been carried out. Example 1. In a main arc electric furnace with a 6 tonne shed, 45 FL steel was smelted on a standard composition using the method of oxidation of impurities. After the charge was melted, the oxidation period and metal deformation were performed. Upon reaching the required carbon and phosphorus content, the oxidizing slag was removed and coke powder was injected into the metal surface in an amount of 5–8 kg per 1 m bath surface and then a slag-forming doping mixture of vanadium-containing converter slag was set in the central part of the bath, lime, hydrofluoric 4shpata and coke powder, taken in ratio 10; (4-7): (1-2): (1-1.9). Vanadium slag contained vanadium pentoxide 16.3%, silicon dioxide 16.8%, total iron 34%. Vanadium slag consumption 11 kg per 1 ton of liquid steel. After 15 minutes of exposure, the metal was liquefied by silico-manganese and 45% ferrosilicon, and after finishing by chemical composition and temperature, the metal was released into the casting ladle. Example 2. For comparison, melts were carried out by a known method under the same conditions. Vangshchievy slag, lime (in terms of limestone) and coke in a ratio of 1: 4: 0.3 were introduced into the furnace on the metal after removing the oxidizing slag before starting the boil. After boiling, the slag was deoxidized with 45% ferrosilicon powder, then the metal was adjusted by chemical composition and temperature, deoxidized and released into the casting ladle. The proposed method carried out 5 heats with a different ratio of components of the slag-forming mixture. And 2 heats by a known method. At each smelting, slag samples were taken before release and metal from the casting ladle to determine the chemical composition, as well as technological samples of the metal to determine the mechanical properties. Established the consumption of ferrosilicon. Vanadium metal assimilation was calculated based on its content in the slag and the metashe and the mass of the slag and metal. The results are shown in table 1, In addition, 8 heats were carried out by a known method and 15 pl. wok according to the proposed method with an optimal composition of the pshak-forming alloying mixture. The averaged results of these heats are shown in Table. 2

a о i:a o i:

оabout

ЕЙHER

изof

(N О(N o

II

(О «(ABOUT "

SiSi

0) 0)0) 0)

а л с и Из данных табл. 1 видно, что при использовании предлагаемого способа по сравнению с известным механические свойства металла (качество металла) Повышаютс , возрастает степень усвое ни ванади металлом, сокращаетс про должительность восстановительного периода и расход 45%-ного ферросилици на раскисление и легирование. Кроме того, при расходе кокса на обработку поверхности металла и в со таве шлакообразующей смеси в установ ленных пределах достигаетс , по сравнению с известным способом, повышение качества стали и улучшение техно логических параметров плавки. Расход кокса на обработку металла и в соста ве шлакообразующей смеси выше установ ленного верхнего предела приводит к заметному науглероживанию металла, ухудшению технологических параметров плавки без дальнейшего повышени свойств стали (табл. 1). Расход кокса на обработку металла и в составе шлакообразующей смеси ниже установленного нижнего предела ухудшает технологические параметры плавки и снижает механические свойства стали до уровн , получаемого при использовании известного способа (табл. 1). Усредненные данные серийных плавок стали 45 ФЛ (табл. 2) показывают, что качество стали и технико-экономические показатели процесса плавки (усвоение ванади , расход 45%-ного ферросилици , продолжительность воестановительного периода и расход электроэнергии) по предлагаемому способу улучшаютс . Так, ударна в зкость и пластические свойства возрастают на 8-10%, прочностные свойства на 3-6,5%, расход ферросилици снижаетс , в среднем, на 6,2 кг/т, расход электроэнергии - на 37 квтч/т, а длительность восстановительного периода - с 48 до 40 мин. Усвоение ванади металлом при этом повышаетс с 83 до 94%. Экономический эффект от снижени себестоимости стали при годовом объеме производства 3,0 тыс. т. только за счет экономии электроэнергии составл ет около 800 руб. Повышение качества металла позвол ет снизить на р де марок стали расход дефицитных легирующих добавок: никел и молибдена, заменив их микродобавками ванади . Кроме этого, использование предлагаемого способа позвол ет расширить сьарьевую базу легирующих вансщиевых материалов за счет использовани конвертерного шлака - промежуточного продукта химико-металлургического передела на феррованадий, а также в сравнении с иэвестным способом снизить расходы электроэнергии и 45%-ного ферросилици , сократить продолжительность плавки и получить металл высокого качества при более высокой степени усвоени ванади .a l c and From the data table. Figure 1 shows that when using the proposed method as compared with the known mechanical properties of the metal (metal quality), the degree of assimilation or vanadium metal increases, the duration of the recovery period and the consumption of 45% ferrosilicon for deoxidation and doping are reduced. In addition, when coke consumption for metal surface treatment and in the composition of the slag-forming mixture is achieved within the established limits, in comparison with the known method, an increase in the quality of steel and an improvement in the technological parameters of melting. The consumption of coke for metal processing and the composition of the slag-forming mixture above the established upper limit leads to a noticeable carburization of the metal and deterioration of the technological parameters of smelting without further improving the properties of the steel (Table 1). Coke consumption for metal processing and in the composition of the slag-forming mixture below the established lower limit worsens the technological parameters of smelting and reduces the mechanical properties of the steel to the level obtained using a known method (Table 1). The averaged data of the serial melting of 45 PL steel (Table 2) show that the quality of steel and the technical and economic indicators of the smelting process (vanadium digestion, consumption of 45% ferrosilicon, duration of the replacement period, and power consumption) of the proposed method are improved. Thus, impact viscosity and plastic properties increase by 8–10%, strength properties by 3–6.5%, consumption of ferrosilicon decreases, on average, by 6.2 kg / t, electric power consumption — by 37 kWh / t, and the duration of the recovery period is from 48 to 40 minutes. Vanadium metal absorption increases from 83% to 94%. The economic effect of reducing the cost of steel with an annual production volume of 3.0 kt. Due only to energy savings is about 800 rubles. Improving the quality of the metal makes it possible to reduce the consumption of scarce alloying additives for nickel and molybdenum in a number of steel grades, replacing them with vanadium microadditives. In addition, the use of the proposed method allows expanding the sary base of alloying materials by using converter slag, an intermediate chemical and metallurgical processing of ferrovanadium, as well as reducing energy costs and 45% ferrosilicon, reducing the duration of smelting and get high quality metal with a higher degree of absorption of vanadium.

Claims

1. METHOD FOR VANADIUM-CONTAINING STEELS Smelting, including melting of a metal charge, conducting an oxidation period with guidance and removal of oxidizing slag, an additive to a slag-forming mixture based on vanadium-containing converter slag and lime (limestone), as well as carrying out a recovery period that is different in order to production efficiency with high quality steel, reducing its cost and increasing the degree of extraction of vanadium, after the removal of oxidative slag, the metal is treated with carbon 5-8 kg of carbon per square meter of bath surface, containing a slag-containing material uniformly distributed over the surface of the bath, after which a slag-forming mixture of vanadium-containing converter slag, lime (or limestone in an equivalent amount of calcium oxide), a fluidizing additive and carbon d of childbearing material taken in a ratio of 10: (4-7) :( 1-2) :( 1.1-1.9).

2. The method according to π. 1, characterized in that coke is used as the carbon-containing material; and as a diluting agent, fluorspar.